DE102013220507B4 - Apparatus and method for producing a non-cylindrical inner surface of a bore - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche (10) einer Bohrung (4) mit entlang des Umfangs der Bohrung (4) angeordneten und auf die Innenfläche (10) der Bohrung (4) radial zustellbaren Bearbeitungswerkzeugen (9), wobei die Vorrichtung ein Primärzustellsystem (14) umfasst, das eine axial bewegbare Zustellstange (13) zur Betätigung der Bearbeitungswerkzeuge (9) umfasst und dabei eine Primärkraft (FZ) auf mindestens ein Bearbeitungswerkzeug (9) erzeugt, durch die das mindestens eine Bearbeitungswerkzeug (9) auf die Bohrung (4) radial zustellbar ist, wobei koaxial zu einem Primärzustellsystem (14) ein Sekundärzustellsystem (16) vorgesehen ist, und dass die Zustellbewegungen des Primärzustellsystems (14) und des Sekundärzustellsystems (16) zu einer Gesamtzustellbewegung addiert werden, die auf alle Schneiden (9) eines nachgelagerten Werkzeugs (5) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bearbeitungswerkzeuge (9) durch eine einzige Zustellstange (13) bewegbar sind, und dass die Zustellstange (13) die Gesamtzustellbewegung auf alle Schneiden (9) eines nachgelagerten Werkzeugs (5) überträgt.Device for producing a non-cylindrical inner surface (10) of a bore (4) with machining tools (9) arranged along the circumference of the bore (4) and radially displaceable on the inner surface (10) of the bore (4), the device comprising a primary delivery system (9). 14), which comprises an axially movable feed rod (13) for actuating the machining tools (9) and thereby generates a primary force (FZ) on at least one machining tool (9), by which the at least one machining tool (9) on the bore (4 ), wherein coaxially with a primary delivery system (14) a secondary delivery system (16) is provided, and that the delivery movements of the primary delivery system (14) and the secondary delivery system (16) are added to a total delivery movement, which on all cutting edges (9) of a downstream tool (5), characterized in that a plurality of processing tools (9) by a single feed rod (13 ) are movable, and that the feed rod (13) transmits the total feed movement to all cutting edges (9) of a downstream tool (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche einer Bohrung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche einer Bohrung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 sowie ein Steuergerät zum Betreiben einer Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche einer Bohrung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.The invention relates to a device for producing a non-cylindrical inner surface of a bore according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing a non-cylindrical inner surface of a bore according to the preamble of claim 8 and a control device for operating a device for generating a non-cylindrical inner surface of a bore according to the preamble of claim 11.

Bei der in Rede stehenden Vorrichtung zur Bearbeitung einer Bohrung handelt es sich vorzugsweise, aber nicht beschränkt darauf, um eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Bohrungen durch Honen.The device under consideration for machining a bore is preferably, but not limited to, a device for machining bores by honing.

Gehonte Bohrungen müssen eine vorgegebene Geometrie sehr präzise einhalten. Allerdings werden manche Werkstücke mit gehonten Bohrungen bei der Montage (mechanische Verspannung) und/oder während des Betriebs aufgrund von Kräften oder durch temperaturbedingte Verformungen unrund. Diese Formänderungen sind Veränderungen gegenüber einer an sich idealen Zylinderform. Um solche Formänderungen schon beim Honen prozesssicher und wirtschaftlich zu kompensieren, werden die Bohrungen gezielt mit einer nicht zylindrischen Bohrungsoberfläche versehen, die dann infolge der sich einstellenden Verformungen die gewünschte zylindrische Form annimmt.Honed holes must follow a given geometry very precisely. However, some workpieces with honed holes become out of round during assembly (mechanical stress) and / or during operation due to forces or due to temperature-induced deformations. These changes in shape are changes compared to an ideal cylindrical shape. To compensate for such changes in shape while honing process-reliable and economical, the holes are specifically provided with a non-cylindrical bore surface, which then assumes the desired cylindrical shape due to the resulting deformations.

Das oben genannte Problem wird durch Leichtbau und Dünnwandigkeit von Maschinen und Aggregaten zunehmend verstärkt. Daraus resultiert eine mangelnde Steifigkeit, so dass sich die Bauteile, bspw. während einer Montage, verformen. Um diesen nachteiligen Einfluss zu vermeiden, sind entsprechend der Lasteinwirkung geometrische Freiformen notwendig, welche sich von den geometrischen Idealformen deutlich unterscheiden. Es erfolgt ein fertigungstechnischer Vorhalt von Verformungszuständen, welcher unter Betriebsbedingungen zu quasi idealen Bauteilgeometrien führt und somit Verformungseinflüsse kompensiert.The above problem is increasingly compounded by lightweight construction and thinness of machinery and aggregates. This results in a lack of rigidity, so that the components, eg. During assembly, deform. In order to avoid this disadvantageous influence, geometrical free forms are necessary according to the load effect, which clearly differ from the geometrical ideal forms. There is a production-technical Vorhalt of deformation states, which leads to quasi ideal component geometries under operating conditions and thus compensates for deformation effects.

Für die Bearbeitung von Zylinderbohrungen von Brennkraftmaschinen ist das sogenannte Formhonen bekannt. Das Formhonen erlaubt es, Freiformflächen zu gestalten, die lokal von der idealen Zylinderform abweichen. Beispielsweise beschreibt die EP 2 277 662 A1 ein Verfahren zur Herstellung von nicht zylindrischen Bohrungen. Die dynamische Zustellung der Werkzeugschneiden erfolgt individuell durch radial wirkende Piezosteller im Werkzeug. Neben den hohen Werkzeugkosten ist diese Lösung konstruktionsbedingt erst ab einem Durchmesser von ca. 70 mm geeignet.For the machining of cylinder bores of internal combustion engines, the so-called Formhonen is known. Form honing makes it possible to design freeform surfaces that deviate locally from the ideal cylindrical shape. For example, this describes EP 2 277 662 A1 a method for producing non-cylindrical holes. The dynamic feed of the tool cutting edges is made individually by radially acting piezo actuators in the tool. In addition to the high tooling costs, this solution is only suitable for designs with a diameter of approx. 70 mm.

Die DE 10 2008 064 592 A1 zeigt eine Zustelleinrichtung, deren Antrieb zum Verstellen der Honleisten piezo-hydraulisch arbeitet. Diese Hybridvariante ermöglicht eine höhere Anzahl von Honleisten im Werkzeug. Auch hier sind die Kosten sehr hoch.The DE 10 2008 064 592 A1 shows a feed device whose drive works piezo-hydraulically to adjust the honing stones. This hybrid variant allows a higher number of honing stones in the tool. Again, the cost is very high.

Die DE 10 2007 038 123 A1 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung zur Erzeugung nicht zylindrischer Bohrungsflächen. Die Werkzeugschneiden eines Bearbeitungswerkzeugs (Honleisten mit gebundenem Schneidkorn oder Schneidkante einer Schneidplatte) können einzeln und unabhängig voneinander in Abhängigkeit der Position in der Bohrung unterschiedlich weit radial zugestellt werden. Dies ist z. B. durch vier koaxial angeordnete Piezosteller in der Zustelleinrichtung der Maschine möglich, wobei eine Zustellstange axial angeordnet ist. Damit ist die Herstellung beliebiger Freiformen möglich, deren nicht zylindrische Mantelflächen durch Raumkoordinaten definiert sind.The DE 10 2007 038 123 A1 also shows a device for creating non-cylindrical bore surfaces. The cutting edges of a machining tool (honing stones with bonded cutting grain or cutting edge of a cutting insert) can be delivered individually and independently of one another depending on the position in the bore differently far radially. This is z. B. by four coaxially arranged piezo actuator in the feed device of the machine possible, wherein a feed rod is arranged axially. This makes it possible to produce arbitrary freeforms whose non-cylindrical lateral surfaces are defined by spatial coordinates.

Häufig werden nicht beliebige Freiformen gefordert, sondern nicht zylindrische Formen mit harmonischen Querschnittsformen (zum Beispiel in der 2. bis 4. Ordnung, Ovale, Gleichdicke oder „Kleeblätter”) und/oder kegelstumpfförmige Bohrungen mit rundem Querschnitt (0. Ordnung) oder den oben erwähnten harmonischen Querschnittsformen höherer Ordnung. Zur Herstellung solcher Formen sind die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zu teuer und sind nur bei größeren Bohrungen (D ≥ 70 mm) einsetzbar.Frequently not arbitrary freeforms are required, but not cylindrical shapes with harmonic cross-sectional shapes (for example in the 2nd to 4th order, ovals, equal thickness or "shamrocks") and / or frustoconical holes with round cross section (0th order) or the above mentioned higher-order harmonic cross-sectional shapes. For the production of such forms, the devices known from the prior art are too expensive and can only be used for larger bores (D ≥ 70 mm).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die auch für die Bearbeitung von Bohrungen mit weniger als 70 mm Durchmesser eingesetzt werden kann, wobei die Vorrichtung einfach aufgebaut sein soll, relativ geringe Anforderungen an die Maschinensteuerung stellen soll, nachrüstbar und kostengünstig sein soll.The object of the invention is therefore to provide a device which can also be used for the machining of holes with less than 70 mm in diameter, the device should be simple, relatively low demands on the machine control should be retrofitted and inexpensive should.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren gemäß des nebengeordneten Anspruchs 8 und durch ein Steuergerät gemäß des nebengeordneten Anspruchs 11 gelöst.The object is achieved by a device according to the patent claim 1, by a method according to the independent claim 8 and by a control device according to the independent claim 11.

Erfindungsgemäß wird der Zustellkraft einer Primärzustelleinrichtung die Zustellkraft einer Sekundärzustelleinrichtung bei Bedarf, abhängig von der Position und/oder der Winkellage der Vorrichtung in der Bohrung überlagert. In der Regel bilden das Primärzustellsystem und das Sekundärzustellsystem eine integrale Einheit. Es ist jedoch auch ein modularer Aufbau denkbar.According to the invention, the delivery force of a primary delivery device is superimposed on the delivery force of a secondary delivery device as required, depending on the position and / or the angular position of the device in the bore. Typically, the primary delivery system and the secondary delivery system form an integral unit. However, it is also a modular design conceivable.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient vorzugsweise zum Formhonen von Bohrungen. Das Primärzustellsystem erzeugt dabei eine Zustellbewegung der herkömmlichen Art. Das erfindungsgemäße Sekundärzustellsystem überlagert der Primärzustellbewegung dynamisch die erfindungsgemäße Sekundärzustellbewegung.The device according to the invention is preferably used for shaping honing bores. The primary delivery system generates a delivery movement of the conventional type The secondary delivery system according to the invention dynamically superimposes the secondary delivery movement according to the invention on the primary delivery movement.

Die Gesamtzustellbewegung entsteht somit durch die Addition beider Zustellbewegungen beziehungsweise beider Zustellkräfte. Das erfindungsgemäße Sekundärzustellsystem erzeugt die zusätzliche Zustellbewegung vorzugsweise in Abhängigkeit einer aktuellen Dreh- und/oder Hubposition des Bearbeitungswerkzeugs. Die Steuerung wird von der Maschinensteuerung übernommen oder geschieht in einem separaten Steuergerät, das beispielsweise auf der Basis von Signalen von meist an der Honmaschine ohnehin vorhandenen Sensoren die aktuelle Dreh- und/oder Hubposition des Werkzeugs ermittelt und die sekundäre Zustellbewegung auslöst.The total delivery movement thus arises through the addition of both delivery movements or both Zustellkräfte. The secondary delivery system according to the invention preferably generates the additional feed movement as a function of a current rotational and / or stroke position of the machining tool. The control is taken over by the machine control or takes place in a separate control device, which determines the current rotational and / or stroke position of the tool and triggers the secondary feed movement, for example on the basis of signals from sensors which are usually present on the honing machine.

Die Zustellbewegung wird dabei durch die Zustellstange übertragen, die koaxial in der Vorrichtung zur Erzeugung der nicht zylindrischen Innenfläche der Bohrung angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach und kompakt aufgebaut und deshalb dazu geeignet, auch Bohrungen zu bearbeiten, die einen Durchmesser von deutlich weniger als 70 mm aufweisen. Es können Bohrungen mit Durchmessern von z. B. 10 mm problemlos bearbeitet werden. Auch kleinere Bohrungen sind bearbeitbar.The feed movement is transmitted by the feed rod, which is arranged coaxially in the device for producing the non-cylindrical inner surface of the bore. The device according to the invention has a simple and compact construction and is therefore suitable for machining bores which have a diameter of significantly less than 70 mm. It can drill holes with diameters of z. B. 10 mm can be edited easily. Even smaller holes can be machined.

Die dynamische Überlagerung der durch das erfindungsgemäße Primärzustellsystem erzeugten Zustellbewegung durch die Zustellbewegung des Sekundärzustellsystems erfolgt z. B. positionsabhängig. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit einer bestimmten Hub- oder Drehposition der Bearbeitungswerkzeuge in der Bohrung, eine dynamische zusätzliche Beaufschlagung der Bearbeitungswerkzeuge lokal erfolgt. Dabei entstehen dort zusätzliche Materialabträge, welche die gewünschte nicht zylindrische Form erzeugen.The dynamic superimposition of the delivery movement generated by the primary delivery system according to the invention by the delivery movement of the secondary delivery system takes place for. B. position dependent. This means that, depending on a specific lifting or rotational position of the machining tools in the bore, a dynamic additional loading of the machining tools takes place locally. In this case, there arise additional material removal, which produce the desired non-cylindrical shape.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, dass mehrere Bearbeitungswerkzeuge durch eine einzige Zustellstange bewegbar sind, und dass die Zustellstange die Gesamtzustellbewegung auf alle Schneiden eines nachgelagerten Werkzeugs überträgt. Die Bearbeitungswerkzeuge sind dabei vorzugsweise in einem gleichen Winkel zueinander angeordnet. Das bedeutet, sind bspw. vier Bearbeitungswerkzeuge vorgesehen, so sind diese in einem Winkel von jeweils 90° um die Zustellstange angeordnet; sind bspw. nur drei Bearbeitungswerkzeuge vorgesehen, so sind diese in einem Winkel von jeweils 120° um die Zustellstange angeordnet.According to the invention it is proposed that a plurality of processing tools are movable by a single feed rod, and that the Zustellstange transmits the Gesamtzustellbewegung on all cutting a downstream tool. The processing tools are preferably arranged at an equal angle to each other. This means, for example, if four processing tools are provided, these are arranged at an angle of 90 ° about the infeed bar; If, for example, only three processing tools are provided, they are arranged at an angle of 120 ° about the infeed bar.

Bohrungen mit derartig bearbeiteten Bohrungsflächen führen beispielsweise bei den Pumpenelementen von Kraftstoffeinspritzpumpen zu verbesserten volumetrischen Wirkungsgraden, geringerem Verschleiß und höheren Förderdrücken.Holes with such machined bore surfaces, for example, in the pump elements of fuel injection pumps to improved volumetric efficiencies, lower wear and higher delivery pressures.

Die Bearbeitungswerkzeuge weisen in der Regel Honleisten mit gebundenen Schleifkörnern auf. Statt den Schneidleisten mit integrierten Schleifkörnern, kann das Werkzeug auch Schneidplatten mit geometrisch bestimmter Schneide aufweisen, so dass in der erfindungsgemäßen Vorrichtung statt eines Formhonens ein Formbohren realisiert werden kann.The processing tools usually have honing stones with bonded abrasive grains. Instead of the cutting bars with integrated abrasive grains, the tool can also have cutting inserts with geometrically determined cutting edge, so that in the device according to the invention instead of a mold honing a form drilling can be realized.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Sekundärzustellsystem einen Piezosteller umfasst. Der Piezosteller ist vorzugsweise als piezo-elektrischer Linearaktor ausgebildet. Durch eine elektrische Ansteuerung wird der Piezosteller aktiviert, wobei er sich insbesondere in axialer Richtung temporär ausdehnt. Diese Ausdehnung wird der durch das Primärzustellsystem erzeugten Zustellbewegung additiv überlagert. Dadurch wird temporär eine zusätzliche axiale Bewegung der Zustellstange mit einer bestimmten Kraft und Geschwindigkeit zur radialen Zustellung der Bearbeitungswerkzeuge erzeugt. Dabei können z. B. konische Flächen der axial verlaufenden Zustellstange mit komplementär verlaufenden Zustellflächen der Bearbeitungswerkzeuge in bekannter Weise zusammenwirken, sodass die axiale Bewegung der Zustellstange in eine radiale Zustellbewegung der Bearbeitungswerkzeuge umgelenkt wird.In a preferred embodiment, it is proposed that the secondary delivery system comprises a piezoelectric actuator. The piezoelectric actuator is preferably designed as a piezoelectric linear actuator. By an electrical control of the piezoelectric actuator is activated, wherein it expands temporarily, especially in the axial direction. This extension is additively superimposed on the feed movement generated by the primary delivery system. As a result, an additional axial movement of the Zustellstange is temporarily generated with a certain force and speed for the radial delivery of the processing tools. This z. B. conical surfaces of the axially extending feed rod cooperate with complementary extending feed surfaces of the processing tools in a known manner, so that the axial movement of the Zustellstange is deflected into a radial feed movement of the processing tools.

Grundsätzlich kann die zu überlagernde Zustellbewegung durch das Sekundärzustellsystem in beliebiger Weise, also elektromechanisch oder hydraulisch sowie kraft- oder weggesteuert erfolgen.In principle, the delivery movement to be superposed by the secondary delivery system can take place in any desired manner, that is to say electromechanically or hydraulically as well as force-controlled or path-controlled.

Vorzugsweise ist das Sekundärzustellsystem zentrisch beziehungsweise koaxial im Primärzustellsystem angeordnet. Dies führt zu einer sehr kompakten Vorrichtung, die dazu geeignet ist, nicht zylindrische Bohrungen mit Querschnittsformen auch höherer Ordnung herzustellen.The secondary delivery system is preferably arranged centrically or coaxially in the primary delivery system. This leads to a very compact device which is suitable for producing non-cylindrical bores with cross-sectional shapes of even higher order.

Die Amplitude der sekundären Zustellbewegung kann entlang der Bohrungslänge verändert werden. Dabei können herkömmliche Werkzeuge eingesetzt werden; sodass nur Kosten für das erfindungsgemäße Sekundärzustellsystem und dessen Integration in die Primärzustelleinrichtung entstehen.The amplitude of the secondary feed motion can be varied along the bore length. In this case, conventional tools can be used; so that only costs for the secondary delivery system according to the invention and its integration into the primary delivery device arise.

Zum Erreichen unterschiedlicher Querschnittsformen n-ter Ordnung können Werkzeuge mit „n” Honleisten eingesetzt werden. Ein Kleeblattquerschnitt (4. Ordnung) kann z. B. mit einem 4-teiligen Werkzeug (4 Honleisten) erzeugt werden, wenn die Sekundärzustellung jeweils nach einer Drehung des Werkzeugs von 90° kurzzeitig aktiviert wird. Ein konischer Verlauf einer solchen Querschnittsform ist damit realisierbar, da das Maß des Zustellweges über die Bohrungslänge je nach gewünschtem Mantellinienverlauf variiert werden kann.To achieve different cross-sectional shapes of the nth order, tools with "n" honing stones can be used. A shamrock cross section (4th order) can be z. B. with a 4-part tool (4 honing stones) are generated when the secondary delivery is activated in each case after a rotation of the tool of 90 ° for a short time. A conical shape of such a cross-sectional shape is thus feasible, since the degree of Zustellweges over the bore length can be varied depending on the desired generatrix course.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit mit einem einteiligen Bearbeitungswerkzeug zu arbeiten. Dabei sind nahezu alle Freiformen möglich, die Bearbeitungsdauer ist jedoch höher als bei einem mehrteiligen Werkzeug. Basically, it is possible to work with a one-piece machining tool. Almost all freeforms are possible, but the processing time is higher than with a multi-part tool.

Das Sekundärzustellsystem kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Hub- und Drehbewegung des Primärzustellsystems mit ausführen. Die elektrische Versorgung erfolgt dabei bspw. über Schleifkontakte. Auch berührungslose induktive Übertragungssysteme sind denkbar. Damit entspricht die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer Sicht von außen den bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung einer Bohrung mit entlang des Umfangs der Bohrung angeordneten und auf die Innenfläche der Bohrung radial zustellbaren Bearbeitungswerkzeugen (Honwerkzeugen).The secondary delivery system can carry out a lifting and rotating movement of the primary delivery system in the device according to the invention. The electrical supply takes place, for example, via sliding contacts. Non-contact inductive transmission systems are also conceivable. Thus, the device of the invention corresponds to a view from the outside of the known devices for producing a bore arranged along the circumference of the bore and radially deliverable on the inner surface of the bore machining tools (honing tools).

Alternativ dazu kann das Sekundärzustellsystem auch von der Drehbewegung des Primärzustellsystems entkoppelt sein. Dabei kann bspw. eine Drehbewegung einer Spindel der erfindungsgemäßen Vorrichtung über Drehlager entkoppelt werden. Das bringt den Vorteil, dass die Schleifkontakte (z. B. ein Drehverteiler) zur elektrischen Versorgung des Piezostellers entfallen können, da der Piezosteller rotatorisch von der Spindel und von der Zustellstange abgekoppelt ist.Alternatively, the secondary delivery system may also be decoupled from the rotational movement of the primary delivery system. In this case, for example, a rotational movement of a spindle of the device according to the invention can be decoupled via pivot bearings. This has the advantage that the sliding contacts (eg a rotary distributor) for the electrical supply of the piezoelectric actuator can be dispensed with, since the piezoelectric actuator is rotationally decoupled from the spindle and from the infeed rod.

Ferner ist es möglich, dass das Sekundärzustellsystem in axialer Richtung dem Primärzustellsystem nachgelagert ist. dabei führt das Primärzustellsystem die bekannte Dreh- und Hubbewegung aus, wobei das nachgelagerte Sekundärzustellsystem wunschgemäß adaptierbar ist. Dadurch wird die dynamische zusätzliche Beaufschlagung der Bearbeitungswerkzeuge realisiert.Furthermore, it is possible that the secondary delivery system is downstream of the primary delivery system in the axial direction. The primary delivery system carries out the known rotary and lifting movement, whereby the downstream secondary delivery system can be adapted as desired. As a result, the dynamic additional loading of the processing tools is realized.

Außerdem ist möglich, dass das Sekundärzustellsystem impulsweise Zustelldruckspitzen erzeugt. Dabei können Zustelldruckspitzen erzeugt werden, die bspw. dazu dienen, die Selbstschärfung der Schneidleisten zu fördern. Durch diese Druckspitzen entsteht ein erhöhter Bindungsverschleiß, so dass neue erhabene Schneidkristalle während des Honens zur Verfügung stehen.It is also possible that the secondary delivery system generates in pulses delivery pressure peaks. This Zustelldruckspitzen can be generated, for example, serve to promote the self-sharpening of the cutting strips. These pressure spikes result in increased bond wear so that new raised cutting crystals are available during honing.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es außerdem möglich, dass das Sekundärzustellsystem von vorn herein elektrisch vorgespannt wird, wobei das Sekundärzustellsystem bei einem Zurückfahren der Vorrichtung entlastet wird, indem eine zuvor angelegte Spannung reduziert wird. Dadurch ist ein positionsgesteuertes Entlasten der Bearbeitungswerkzeuge möglich, um bspw. in Kantenbereichen der Bohrung, z. B. an Hubumkehrpunkten parabolische Hubumkehrspuren zu vermeiden. Das Sekundärzustellsystem kann auch in Abhängigkeit einer aktuellen Werkzeugposition, einer bestimmten Zustellkraft oder zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiviert werden.In the method according to the invention, it is also possible that the secondary delivery system is electrically biased from the outset, the secondary delivery system is relieved in a return of the device by a previously applied voltage is reduced. As a result, a position-controlled unloading of the processing tools is possible, for example. In edge regions of the bore, z. B. at Hubumkehrpunkten parabolic Hubumkehrspuren to avoid. The secondary delivery system can also be activated depending on a current tool position, a particular delivery force or at a specific time.

Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawing, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention without any explicit reference being made thereto.

Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained by way of example with reference to FIGS. Show it:

1 eine Honmaschine aus dem Stand der Technik; 1 a honing machine of the prior art;

2 ein erfindungsgemäßes Primärzustellsystem in einer ersten Ausführungsform; 2 a primary delivery system according to the invention in a first embodiment;

3 ein erfindungsgemäßes Primärzustellsystem in einer zweiten Ausführungsform; 3 a primary delivery system according to the invention in a second embodiment;

4 eine erste mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbaren nicht zylindrische Bohrung in einer perspektivischen Darstellung; 4 a first produced by the device according to the invention non-cylindrical bore in a perspective view;

5 eine zweite mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbaren nicht zylindrische Bohrung in einer perspektivischen Darstellung; und 5 a second producible with the device according to the invention non-cylindrical bore in a perspective view; and

6 eine dritte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbaren nicht zylindrische Bohrung in einer perspektivischen Darstellung. 6 a third producible with the device according to the invention non-cylindrical bore in a perspective view.

1 zeigt eine Honvorrichtung 1 aus dem Stand der Technik. Die Honvorrichtung 1 bearbeitet eine Zylinderbohrung 4 durch ein in bekannter Weise rotierend angetriebenes Honwerkzeug 5, wobei das Honwerkzeug 5 zusätzlich zur rotierenden Bewegung eine oszillierende Hubbewegung ausführt. 1 shows a honing device 1 from the prior art. The honing device 1 machined a cylinder bore 4 by a honing tool driven in a known manner in a known manner 5 , where the honing tool 5 in addition to the rotating movement performs an oscillating stroke movement.

Das Honwerkzeug 5 ist zu diesem Zweck mit einer Spindel 7 verbunden, die Teil einer nicht gezeigten Honmaschine ist und von einem z. B. hydraulischen oder elektromechanischen Hubantrieb in Richtung der Längsachse der zu bearbeitenden Bohrung beziehungsweise Innenfläche 10 hin- und herbewegbar ist. Die Spindel 7 wird außerdem in bekannter Weise von einem (nicht gezeigten) Drehantrieb um ihre Längsachse 6 drehend angetrieben. Das Honwerkzeug 5 trägt als Honsteine ausgebildete Bearbeitungswerkzeuge 9, die von einer hydraulisch betätigten Zustelleinrichtung radial nach außen zustellbar und an eine Innenfläche 10 der Zylinderbohrung 4 andrückbar sind. Die Zustelleinrichtung könnte bspw. auch elektrisch über einen Stellmotor betätigt werden. Die hydraulische Betätigung der Zustelleinrichtung besteht aus einer Kolben-Zylinder-Anordnung 11, deren Kolbenstange 12 über eine durch die Spindel 7 hindurch zum Honwerkzeug 5 geführte Zustellstange 13 auf die Oberseite eines Zustellkonus 15 des Honwerkzeugs 5 drückt.The honing tool 5 is for this purpose with a spindle 7 connected, which is part of a honing machine not shown and from a z. B. hydraulic or electromechanical lifting drive in the direction of the longitudinal axis of the bore to be machined or inner surface 10 is reciprocable. The spindle 7 is also in a known manner by a (not shown) rotary drive about its longitudinal axis 6 driven in rotation. The honing tool 5 carries trained as honing stones processing tools 9 , the radially outwardly deliverable by a hydraulically actuated feed device and to an inner surface 10 the cylinder bore 4 are pressed. The delivery device could, for example, also be actuated electrically via a servomotor. The hydraulic actuation of the feed device consists of a piston-cylinder arrangement 11 , whose piston rod 12 about one through the spindle 7 through to the honing tool 5 guided delivery rod 13 on top of a delivery cone 15 of the honing tool 5 suppressed.

Der Bereich der Zustellstange 13 wird im Folgenden als Primärzustellsystem 14 bezeichnet, wobei die Zustelleinrichtung eine Primärzustellkraft FZ auf das Primärzustellsystem 14 überträgt. Dabei kann die Primärzustellkraft FZ hydraulisch, elektrisch oder auf andere Weise erzeugt werden.The area of the feed bar 13 is hereafter referred to as the primary delivery system 14 wherein the delivery device has a primary delivery force F Z to the primary delivery system 14 transfers. In this case, the Primärzustellkraft F Z can be generated hydraulically, electrically or in other ways.

Die Honsteine 9 weisen zum Zustellkonus 15 komplementär ausgebildete Zustellflächen 8 auf, so dass die axiale Bewegung der Zustellstange 13 in eine radiale Zustellbewegung der Bearbeitungswerkzeuge 9 umgelenkt wird. Die Zustellstange 13 kann auch mehrteilig ausgebildet sein.The honing stones 9 point to the delivery cone 15 complementary trained delivery areas 8th on, allowing the axial movement of the feed rod 13 in a radial feed movement of the processing tools 9 is diverted. The delivery bar 13 can also be designed in several parts.

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Primärzustellsystems 14 ohne die „vorgelagerte” Einheit 11 zur Erzeugung der Primärzustellkraft im Detail. Das Primärzustellsystem 14 weist ein Gehäuse 2.4 auf, in dem eine drehbare Spindel 2.2 axial verschiebbar geführt ist. Die Spindel 2.2 ist über Radiallager 2.3 und 2.9 im Gehäuse 2.4 gelagert. Somit ist das Gehäuse 2.4 von der Spindel 2.2 rotatorisch entkoppelt. Um Reibmomente der Radiallager 2.3 und 2.9 aufzunehmen, ist eine Drehmomentaufnahme 2.11 vorgesehen, welche an einem hubbewegten Anschlag anliegt. 2 shows a first embodiment of a primary delivery system according to the invention 14 without the "upstream" unit 11 to generate the primary delivery force in detail. The primary delivery system 14 has a housing 2.4 in which a rotatable spindle 2.2 is guided axially displaceable. The spindle 2.2 is about radial bearings 2.3 and 2.9 in the case 2.4 stored. Thus, the housing 2.4 from the spindle 2.2 rotationally decoupled. To friction moments of the radial bearings 2.3 and 2.9 is a torque pickup 2.11 provided, which rests against a lifting stop.

In der Spindel 2.2 ist die Zustellstange 13 entlang der Längsachse 6 angeordnet. Auf die Zustellstange 13 bzw. auf die Spindel 2.2 wirkt axial eine Primärkraft FZ, die auf das Primärzustellsystem 14 wirkt.In the spindle 2.2 is the delivery bar 13 along the longitudinal axis 6 arranged. On the delivery rod 13 or on the spindle 2.2 A primary force F Z acts axially on the primary delivery system 14 acts.

Die Zustellstange 13 ist in dem erfindungsgemäßen Primärzustellsystem 14 dreiteilig ausgebildet. Die Zustellstange 13 umfasst in 2 einen oberen Zustellstift 2.1, einen unteren Zustellstift 2.10 und zwischen den beiden Zustellstiften 2.1 und 2.10 eine hohlzylindrische Aufnahmevorrichtung 2.5, die einen zylindrischen Piezosteller 2.8 aufnimmt.The delivery bar 13 is in the primary delivery system of the invention 14 formed in three parts. The delivery bar 13 includes in 2 an upper delivery pin 2.1 , a lower delivery pin 2.10 and between the two delivery pins 2.1 and 2.10 a hollow cylindrical receiving device 2.5 holding a cylindrical piezo plate 2.8 receives.

Im Hohlraum der Aufnahmevorrichtung 2.5 ist der Piezosteller 2.8 an dem in 2 oberen Ende fest angeordnet. Am unteren Ende der Piezoaufnahme 2.5 ist der untere Zustellstift 2.10 angeordnet.In the cavity of the cradle 2.5 is the piezo plate 2.8 at the in 2 fixed at the top. At the bottom of the piezo 2.5 is the lower delivery pin 2.10 arranged.

Der Piezosteller 2.8 dehnt sich in Längsrichtung aus, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird. Die elektrische Spannung wird über einen Drehverteiler 2.14, der z. B. mit Schleifkontakten versehen ist, oder über einen berührungslosen Energie- und Signalübertrager zum Piezosteller 2.8 geführt. Ein elektrisches Anschlusskabel 2.15 ist an dem Drehverteiler 2.14 angelegt, wobei das Anschlusskabel 2.15 im Innern durch einen länglich ausgebildeten Durchbruch 2.13 des Gehäuses 2.4 und durch einen länglich ausgebildeten Durchbruch 2.12 in die Aufnahmevorrichtung 2.5 zum Piezosteller 2.8 geführt ist. Das Anschlusskabel 2.15 führt nach außen zu einem nicht dargestellten Steuergerät, das den Piezosteller 2.8 so mit elektrischer Spannung versorgt, dass sich die gewünschte werkstückspezifische überlagerte Zustellbewegung ergibt.The piezo plate 2.8 expands longitudinally when an electrical voltage is applied. The electrical voltage is via a rotary distributor 2.14 , the z. B. is provided with sliding contacts, or via a non-contact power and signal transformer to the piezoelectric actuator 2.8 guided. An electrical connection cable 2.15 is at the rotary distributor 2.14 created, with the connecting cable 2.15 inside by an elongated breakthrough 2.13 of the housing 2.4 and through an elongated breakthrough 2.12 in the cradle 2.5 to the piezosteller 2.8 is guided. The connection cable 2.15 leads to the outside to a control unit, not shown, the piezo actuator 2.8 so supplied with electrical voltage that results in the desired workpiece-specific superimposed feed movement.

Wird nun der Piezosteller 2.8 mit elektrischer Spannung beaufschlagt, so wird dadurch der durch die Zustellkraft FZ des Primärzustellsystems 14 erzeugte Zustellbewegung die zusätzliche oder sekundäre Zustellbewegung des Piezostellers 2.8 überlagert. Dabei bewegt sich der untere Zustellstift 2.10 in 2 nach unten und wirkt auf den Zustellkonus 15 der in 2 nicht dargestellten Honvorrichtung 1 gemäß der Beschreibung zu 1. Der Piezosteller 2.8 mit der Aufnahmevorrichtung 2.5 stellt in dem erfindungsgemäßen Primärzustellsystem 14 ein Sekundärzustellsystem 16 dar. Durch das Sekundärzustellsystem 16 kann der Bewegung des Primärzustellsystems 14 eine zusätzliche Bewegung dynamisch überlagert werden, wenn eine elektrische Spannung an den Piezosteller 2.8 angelegt wird.Will now be the piezo plate 2.8 subjected to electrical voltage, it is characterized by the delivery force F Z of the Primärzustellsystems 14 generated feed movement the additional or secondary feed movement of the piezo actuator 2.8 superimposed. The lower feed pin moves 2.10 in 2 down and acts on the delivery cone 15 the in 2 not shown honing device 1 as described 1 , The piezo plate 2.8 with the cradle 2.5 represents in the primary delivery system according to the invention 14 a secondary delivery system 16 Through the secondary delivery system 16 Can the movement of the primary delivery system 14 An additional movement can be dynamically superimposed when an electrical voltage is applied to the piezo actuator 2.8 is created.

Die länglichen Durchbrüche 2.12 und 2.13 ermöglichen die axiale Ausdehnung des Sekundärzustellsystems 16, ohne dass die elektrische Kontaktierung des Piezoaktors 2.8 beschädigt wird.The elongated breakthroughs 2.12 and 2.13 allow the axial extent of the secondary delivery system 16 without the electrical contacting of the piezoelectric actuator 2.8 is damaged.

Die Aufnahmevorrichtung 2.5 ist in der Spindel 2.2 geführt und zusätzlich durch eine Nut 2.6 mit einer Passfeder 2.7 drehfest, jedoch axial verschiebbar positioniert.The cradle 2.5 is in the spindle 2.2 guided and additionally by a groove 2.6 with a feather key 2.7 rotationally fixed, but positioned axially displaceable.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient vorzugsweise zum Formhonen von Bohrungen. Das Primärzustellsystem 14 erzeugt dabei eine herkömmliche (Primär-)Zustellbewegung. Das in dem erfindungsgemäßen Primärzustellsystem 14 integrierte Sekundärzustellsystem 16 überlagert dabei der durch die Primärkraft FZ erzeugte Zustellbewegung dynamisch eine zusätzliche Zustellbewegung, die durch die Ausdehnung des Piezostellers 2.8 erzeugt wird. Das Sekundärzustellsystem 16 erzeugt die zusätzliche Zustellbewegung vorzugsweise in Abhängigkeit einer aktuellen Dreh- und/oder Hubposition des Primärzustellsystems 14. Die dazu nötige Steuerung geschieht im Steuergerät 18, das bspw. an Hand von Signalen entsprechend angeordneter Sensoren die aktuelle Dreh- und/oder Hubbewegung ermittelt und zu gegebenen Zeitpunkten die zusätzliche Zustellbewegung auslöst. Die Zustellbewegung wird dabei durch die Zustellstange 13 übertragen, die in ihrer axialen Ausdehnung als Folge des Anlegens der elektrischen Spannung am Piezosteller 2.8 „atmet”.The device according to the invention is preferably used for shaping honing bores. The primary delivery system 14 generates a conventional (primary) delivery movement. That in the primary delivery system according to the invention 14 integrated secondary delivery system 16 In this case, the feed movement generated by the primary force F Z dynamically superimposes an additional feed movement, which is due to the expansion of the piezoelectric actuator 2.8 is produced. The secondary delivery system 16 generates the additional feed movement preferably in response to a current rotational and / or stroke position of the primary delivery system 14 , The necessary control is done in the control unit 18 , which, for example, on the basis of signals corresponding to sensors arranged the current rotational and / or lifting movement determined and at given times triggers the additional feed movement. The feed motion is thereby by the Zustellstange 13 in their axial extent as a result of applying the electrical voltage to the piezoelectric actuator 2.8 "Breathes".

Die dynamische Überlagerung der durch das erfindungsgemäße Primärzustellsystem 14 erzeugten Zustellbewegung durch die Zustellbewegung des Sekundärzustellsystems 16 erfolgt also positionsabhängig und drehwinkelabhängig. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit einer bestimmten Position der Bearbeitungswerkzeuge 9 in der Bohrung 4 bzw. der Zustellstange 13 eine dynamische zusätzliche Beaufschlagung der Bearbeitungswerkzeuge 9 lokal erfolgt.The dynamic superposition of the primary delivery system according to the invention 14 generated feed movement by the feed movement of the secondary delivery system 16 takes place position dependent and rotation angle dependent. This means that depending on a particular position of the editing tools 9 in the hole 4 or the delivery rod 13 a dynamic additional loading of the processing tools 9 done locally.

3 zeigt das Primärzustellsystem 14 in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail. Auch mit der zweiten Ausführungsform können beispielsweise die in den 4 bis 6 dargestellten Bohrungen 4 erzeugt werden. 3 shows the primary delivery system 14 in a second embodiment according to the present invention in detail. Even with the second embodiment, for example, in the 4 to 6 shown holes 4 be generated.

Im zweiten Ausführungsbeispiel weist das Primärzustellsystem 14 ein Gehäuse 3.7 auf, in dem eine drehbare Spindel 3.2 axial geführt ist. In der Spindel 3.2 ist die Zustellstange 13 entlang der Längsachse 6 angeordnet. Auf die Zustellstange 13 wirkt axial die Primärkraft FZ, die vom Primärzustellsystem 14 erzeugt wird. Auch bei der Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels beziehen sich die Begriffe „oben” und „unten” auf die in 3 dargestellte Situation.In the second embodiment, the primary delivery system 14 a housing 3.7 in which a rotatable spindle 3.2 is guided axially. In the spindle 3.2 is the delivery bar 13 along the longitudinal axis 6 arranged. On the delivery rod 13 The primary force F Z acts axially from the primary delivery system 14 is produced. Also in the explanation of this embodiment, the terms "above" and "below" refer to those in FIG 3 illustrated situation.

Ein Piezosteller 3.8 ist zentrisch im Gehäuse 3.7 angeordnet, aber im Gegensatz zur ersten Ausführungsform hohlzylindrisch ausgebildet. Alternativ können auch beispielsweise drei oder mehr zylindrische Piezosteller gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet werden.A piezo plate 3.8 is centric in the housing 3.7 arranged, but in contrast to the first embodiment formed a hollow cylinder. Alternatively, for example, three or more cylindrical piezo plates can be arranged uniformly distributed over the circumference.

Im Hohlraum des Piezostellers 3.8 rotiert die Spindel 3.2. Die Zustellkraft FZ wirkt auf einen in 3 oberen Zustellstift 3.1, der Teil der Zustellstange 13 ist.In the cavity of the piezo actuator 3.8 rotates the spindle 3.2 , The delivery force F Z acts on an in 3 upper delivery pin 3.1 , the part of the delivery rod 13 is.

Der obere Zustellstift 3.1 weist eine Querbohrung auf, durch die ein Rotationsstift 3.5 hindurchgeführt ist. An diesem oberen Rotationsstift 3.5 ist das Sekundärzustellsystem 16 angeordnet, welches rotatorisch von einem rotierenden oberen Zustellstift 3.1 und von der rotierenden Spindel 3.2 abgekoppelt ist. Der obere Rotationsstift 3.5 ragt mit seinen Enden in die Bohrungen des oberen Rotationsrings 3.20. Am oberen Rotationsring 3.20 liegen beidseitig Axiallager 3.4 und 3.6 an. Der obere Rotationsstift 3.5, der Rotationsring 3.20 und die beiden Axiallager 3.4 und 3.6 bilden das obere Rotationslager 3.21, welches das Gehäuse 3.7 trägt und von der Drehbewegung der Spindel 3.2 mit dem oberen Zustellstift 3.1 rotatorisch abgekoppelt ist.The upper delivery pin 3.1 has a transverse bore through which a rotary pin 3.5 passed through. At this upper rotation pin 3.5 is the secondary delivery system 16 arranged, which rotatory of a rotating upper feed pin 3.1 and from the rotating spindle 3.2 disconnected. The upper rotation pin 3.5 protrudes with its ends into the holes of the upper rotary ring 3.20 , At the upper rotary ring 3.20 lie on both sides thrust bearings 3.4 and 3.6 at. The upper rotation pin 3.5 , the rotary ring 3.20 and the two thrust bearings 3.4 and 3.6 form the upper rotary bearing 3.21 which the housing 3.7 contributes and from the rotational movement of the spindle 3.2 with the upper delivery pin 3.1 is decoupled rotationally.

Eine in 3 dargestellte obere Aussparung 3.3 und eine untere Aussparung 3.12 ermöglichen eine Relativbewegung des Sekundärzustellsystems 16 zur Spindel 3.2 zur Übertragung der von der Zustellkraft FZ des Primärzustellsystems 14 über den äußeren, nicht rotierenden Teil des Sekundärzustellsystems 16 auf einen unteren Zustellstift 3.13.An in 3 illustrated upper recess 3.3 and a lower recess 3.12 allow a relative movement of the secondary delivery system 16 to the spindle 3.2 for transmission of the delivery force F Z of the primary delivery system 14 over the outer, non-rotating part of the secondary delivery system 16 on a lower delivery pin 3.13 ,

Im Inneren des Gehäuses 3.7 befindet sich in 3 unterhalb des oberen Rotationslagers 3.21 der hohlzylindrische Piezosteller 3.8. Er ist auf der oberen Seite in axialer und radialer Richtung im Gehäuse 3.7 fest angeordnet und damit rotatorisch von der Spindel 3.2 abgekoppelt. Die elektrische Beaufschlagung des Piezostellers 3.8 erfolgt durch ein Anschlusskabel 3.18.Inside the case 3.7 is located in 3 below the upper rotation bearing 3.21 the hollow cylindrical piezo plate 3.8 , It is on the upper side in the axial and radial direction in the housing 3.7 firmly arranged and thus rotationally from the spindle 3.2 decoupled. The electrical loading of the piezo actuator 3.8 done by a connection cable 3.18 ,

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung dehnt sich der Piezostellers 3.8 aus, welches eine axiale Verschiebung eines unteren Rotationslagers 3.14 bewirkt. Dieses untere Rotationslager 3.14 besteht aus einem unteren Rotationsstift 3.10 und zwei Axiallagern 3.9 und 3.11. Der untere Rotationsstift 3.10 ragt wiederum mit seinen Enden in die Bohrungen des Rotationsrings 3.15 ein. Auf dem unteren Rotationsstift 3.10 ist in axialer Richtung der untere Zustellstift 3.13 fest angeordnet.By applying an electrical voltage, the piezoelectric actuator expands 3.8 which is an axial displacement of a lower rotary bearing 3.14 causes. This lower rotary bearing 3.14 consists of a lower rotation pin 3.10 and two thrust bearings 3.9 and 3.11 , The bottom rotation pin 3.10 in turn protrudes with its ends into the holes of the rotary ring 3.15 one. On the lower rotation pin 3.10 is in the axial direction of the lower feed pin 3.13 firmly arranged.

Eine Schnittstelle zwischen dem oberen Zustellstift 3.1 und dem unteren Zustellstift 3.13 besteht im Wesentlichen in der Führung 3.19. Mit dieser Führung ist dem unteren Zustellstift 3.13 die Möglichkeit gegeben, sich axial zu verschieben, wenn an den Piezosteller 3.8 eine elektrische Spannung angelegt wird, und somit mit der dadurch erzeugten Zustellkraft des Sekundärzustellsystems 16 temporär, also dynamisch der Zustellkraft FZ zu überlagern. Die dadurch erzeugte (Gesamt-)Zustellbewegung wird dabei auf die Zustellstange 13 übertragen, die in ihrer axialen Ausdehnung als Folge des Anlegens der elektrischen Spannung am dem Piezosteller 3.8 „atmet”.An interface between the upper delivery pin 3.1 and the lower delivery pin 3.13 essentially consists in the leadership 3.19 , With this guide is the lower feed pin 3.13 given the opportunity to move axially when connected to the piezo actuator 3.8 an electrical voltage is applied, and thus with the delivery force of the secondary delivery system generated thereby 16 temporarily, so dynamically superimpose the delivery force F Z. The resulting (total) feed movement is thereby on the Zustellstange 13 transferred in their axial extent as a result of applying the voltage to the piezoelectric actuator 3.8 "Breathes".

Das Gehäuse 3.7 weist eine Öffnung 3.17 auf, welche den Durchlass der Anschlussleitung 3.18 ermöglicht und ebenso aufgrund seiner länglichen Ausbildung die axiale Verstellung des Piezostellers 3.8 zulässt. Da in der zweiten Ausführungsform der Piezosteller 3.8 nicht rotiert, ist ein fest sitzender elektrischer Anschluss am Piezosteller 3.8 möglich.The housing 3.7 has an opening 3.17 on which the passage of the connecting cable 3.18 allows and also due to its elongated training, the axial displacement of the piezoelectric actuator 3.8 allows. Since in the second embodiment of the piezo actuator 3.8 not rotated, is a fixed electrical connection on the piezo actuator 3.8 possible.

In beiden Ausführungsformen ist die Übertragung der überlagernden Zustellbewegung durch das Sekundärzustellsystem 16 kraftgesteuert. Grundsätzlich kann die zu überlagernde Zustellbewegung in beliebiger Weise, also auch elektromechanisch, weggesteuert oder hydraulisch erfolgen.In both embodiments, the transmission of the overlying Zustellbewegung by the secondary delivery system 16 force-controlled. In principle, the delivery movement to be superimposed can be effected in any desired manner, that is to say also electromechanically, path-controlled or hydraulically.

Die 4 bis 6 zeigen drei Ausführungsformen von möglichen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbaren nicht zylindrischen Bohrungen in jeweils einer perspektivischen Darstellung. In den 4 bis 6 sind die Effekte, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt werden, zur besseren Verdeutlichung stark überzeichnet dargestellt.The 4 to 6 show three embodiments of possible producible with the device according to the invention non-cylindrical holes in each case a perspective view. In the 4 to 6 For example, the effects produced by the method according to the invention are shown as heavily overdrawn for better clarity.

4 zeigt eine erste mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbaren nicht zylindrische Bohrung 4. 4 zeigt eine nicht zylindrische Form mit rundem Querschnitt (0. Ordnung), jedoch mit nicht geraden Mantellinien, sondern zum Beispiel kelchförmige oder konische Bohrungslängsverläufe bei rotationssymmetrischen Formen. Das bedeutet, die Bohrung ist über die gesamte Höhe H im Querschnitt kreisrund. Der Durchmesser vergrößert sich in axialer Richtung jedoch vom Durchmesser d im unteren Bereich der Bohrung auf einen Durchmesser D im oberen Bereich der Bohrung 4. 4 shows a first producible with the device according to the invention non-cylindrical bore 4 , 4 shows a non-cylindrical shape with round cross section (0th order), but with non-straight generatrices, but for example, cup-shaped or conical bore longitudinal profiles in rotationally symmetrical shapes. This means that the hole is circular over the entire height H in cross section. The diameter increases in the axial direction, however, from the diameter d in the lower region of the bore to a diameter D in the upper region of the bore 4 ,

Eine solche Ausbildung der Bohrung 4 wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass mit Aufwärtshub der Bearbeitungswerkzeuge 9 die am Piezosteller 2.8, oder 3.8 anliegende elektrische Spannung, also im Sekundärzustellsystem 16, stetig erhöht wird. Dadurch wird die auf die Bearbeitungswerkzeuge 9 wirkende Zustellkraft stetig erhöht, was zu einer stetigen Aufweitung der Bohrung führt. Die Aufweitung bewegt sich bei einem Bohrungsdurchmesser von z. B. 10 mm im Mikrometer-Bereich und ist in 4 stark überhöht dargestellt.Such a formation of the bore 4 is achieved in the method according to the invention characterized in that with upward stroke of the processing tools 9 on the piezo plate 2.8 , or 3.8 applied electrical voltage, so in the secondary delivery system 16 , is steadily increasing. This will affect the editing tools 9 acting delivery force steadily increased, which leads to a continuous widening of the bore. The expansion moves at a bore diameter of z. B. 10 mm in the micrometer range and is in 4 shown greatly exaggerated.

5 zeigt eine zweite mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbaren nicht zylindrische Bohrung 4. 5 zeigt eine nicht zylindrische Form mit konstanten harmonischen Querschnittsformen (zum Beispiel 2. bis 4. Ordnung), die bspw. als Kleeblatt ausgestaltet ist. Ovale Durchmesser sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch realisierbar. Die in 5 gezeigte Form weist über die gesamte Höhe H den gleichen Querschnitt auf; ist also prismatisch. Eine solche Ausbildung der Bohrung 4 wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass je nach einer bestimmten Drehposition der Zustellstange 13 die anliegende elektrische Spannung am Piezosteller 2.8 kontinuierlich erhöht und reduziert wird. In 5 liegt bei 0°, 90°, 180° und 270° der Zustellstange 13 jeweils die höchste elektrische Spannung am Piezosteller 2.8 an, wobei sie danach wieder reduziert wird, bis sie bei 45°, 135°, 225° und 315° ein Minimum erreicht. Anschließend wird die Spannung wieder erhöht. 5 shows a second producible with the device according to the invention non-cylindrical bore 4 , 5 shows a non-cylindrical shape with constant harmonic cross-sectional shapes (for example, 2nd to 4th order), which is designed, for example, as a cloverleaf. Oval diameters can also be realized with the method according to the invention. In the 5 The shape shown has the same cross section over the entire height H; is therefore prismatic. Such a formation of the bore 4 is achieved in the method according to the invention in that, depending on a certain rotational position of the Zustellstange 13 the applied electrical voltage on the piezo actuator 2.8 is continuously increased and reduced. In 5 is at 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° of the Zustellstange 13 in each case the highest electrical voltage on the piezo actuator 2.8 It is then reduced again until it reaches a minimum at 45 °, 135 °, 225 ° and 315 °. Then the voltage is increased again.

6 zeigt eine dritte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbare nicht zylindrische Bohrung 4. 6 zeigt eine nicht zylindrische Form, die eine Kombination der Bohrungen 4 aus 4 und 5 ist. Das bedeutet, dass eine nicht zylindrische Form einer Bohrung 4 mit harmonischen Querschnittsformen, die bspw. als Kleeblatt ausgestaltet sind, erstellt wird, wobei sich mit zunehmender Höhe der in 6 dargestellte Durchmesser d nach oben hin auf den Durchmesser D aufweitet. Dies wird dadurch realisiert, dass das Sekundärzustellsystem 16 die zusätzliche Zustellbewegung in Abhängigkeit einer aktuellen Drehposition und Hubposition des Primärzustellsystems 14 erzeugt, wobei die am Piezosteller 2.8 angelegte elektrische Spannung entsprechend der Beschreibungen zu 4 und 5 eingestellt wird. 6 shows a third producible with the device according to the invention non-cylindrical bore 4 , 6 shows a non-cylindrical shape, which is a combination of holes 4 out 4 and 5 is. That means a non-cylindrical shape of a hole 4 with harmonic cross-sectional shapes, which are designed, for example, as a shamrock, is created, with increasing height of the in 6 shown diameter d widens upwards to the diameter D. This is realized by the secondary delivery system 16 the additional feed movement in dependence on a current rotational position and stroke position of the primary delivery system 14 produced, with the piezo on the plate 2.8 applied electrical voltage according to the descriptions 4 and 5 is set.

Claims (11)

Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche (10) einer Bohrung (4) mit entlang des Umfangs der Bohrung (4) angeordneten und auf die Innenfläche (10) der Bohrung (4) radial zustellbaren Bearbeitungswerkzeugen (9), wobei die Vorrichtung ein Primärzustellsystem (14) umfasst, das eine axial bewegbare Zustellstange (13) zur Betätigung der Bearbeitungswerkzeuge (9) umfasst und dabei eine Primärkraft (FZ) auf mindestens ein Bearbeitungswerkzeug (9) erzeugt, durch die das mindestens eine Bearbeitungswerkzeug (9) auf die Bohrung (4) radial zustellbar ist, wobei koaxial zu einem Primärzustellsystem (14) ein Sekundärzustellsystem (16) vorgesehen ist, und dass die Zustellbewegungen des Primärzustellsystems (14) und des Sekundärzustellsystems (16) zu einer Gesamtzustellbewegung addiert werden, die auf alle Schneiden (9) eines nachgelagerten Werkzeugs (5) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bearbeitungswerkzeuge (9) durch eine einzige Zustellstange (13) bewegbar sind, und dass die Zustellstange (13) die Gesamtzustellbewegung auf alle Schneiden (9) eines nachgelagerten Werkzeugs (5) überträgt.Device for producing a non-cylindrical inner surface ( 10 ) of a bore ( 4 ) along the circumference of the bore ( 4 ) and on the inner surface ( 10 ) of the bore ( 4 ) radially deliverable machining tools ( 9 ), the device being a primary delivery system ( 14 ) comprising an axially movable infeed rod ( 13 ) for actuating the processing tools ( 9 ) and thereby a primary force (F Z ) on at least one processing tool ( 9 ), by which the at least one processing tool ( 9 ) on the hole ( 4 ) is radially deliverable, wherein coaxial with a primary delivery system ( 14 ) a secondary delivery system ( 16 ) and that the delivery movements of the primary delivery system ( 14 ) and the secondary delivery system ( 16 ) are added to a total delivery movement that is applied to all cutting edges ( 9 ) of a downstream tool ( 5 ), characterized in that several processing tools ( 9 ) by a single feed bar ( 13 ) are movable, and that the Zustellstange ( 13 ) the total delivery movement on all cutting edges ( 9 ) of a downstream tool ( 5 ) transmits. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärzustellsystem (16) einen oder mehrere Piezosteller (2.8; 3.8) umfasst.Device according to claim 1, characterized in that the secondary delivery system ( 16 ) one or more piezo plates ( 2.8 ; 3.8 ). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärzustellsystem (16) zentrisch und axial (koaxial) zu dem Primärzustellsystem (14) angeordnet ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the secondary delivery system ( 16 ) centric and axial (coaxial) to the primary delivery system ( 14 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärzustellsystem (16) eine Hub- und Drehbewegung des Primärzustellsystems (14) mit ausführt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary delivery system ( 16 ) a lifting and rotating movement of the primary delivery system ( 14 ) carries out with. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärzustellsystem (16) von der Drehbewegung des Primärzustellsystems (14) entkoppelt ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the secondary delivery system ( 16 ) of the rotational movement of the primary delivery system ( 14 ) is decoupled. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärzustellsystem (16) in axialer Richtung dem Primärzustellsystem (14) nachgelagert ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary delivery system ( 16 ) in the axial direction of the primary delivery system ( 14 ) is downstream. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgelagerte Werkzeug ein Honwerkzeug (5) oder ein Werkzeug zum Feinbohren mit einer oder mehreren Schneiden mit geometrische bestimmter Schneide ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the downstream tool a honing tool ( 5 ) or a fine boring tool with one or more cutting edges with a geometrically determined cutting edge. Verfahren zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche (10) einer Bohrung (4) mit entlang des Umfangs der Bohrung (4) angeordneten und auf die Innenfläche (10) der Bohrung (4) radial zustellbaren Bearbeitungswerkzeugen (9), wobei die Vorrichtung ein Primärzustellsystem (14) umfasst, durch die eine Zustellstange (13) zur Betätigung der Bearbeitungswerkzeuge (9) axial bewegt wird und dabei eine Primärkraft (FZ) auf mindestens ein Bearbeitungswerkzeug (9) erzeugt wird, durch die das mindestens eine Bearbeitungswerkzeug (9) auf die Bohrung (4) radial zugestellt wird, wobei der Primärkraft (FZ) eine Sekundärkraft dynamisch überlagert wird, die durch ein Sekundärzustellsystem (16) erzeugt wird, wobei das Sekundärzustellsystem (16) in Abhängigkeit einer aktuellen Drehbewegung und/oder Hubbewegung des Primärzustellsystems (14) aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt wird. Method for producing a non-cylindrical inner surface ( 10 ) of a bore ( 4 ) along the circumference of the bore ( 4 ) and on the inner surface ( 10 ) of the bore ( 4 ) radially deliverable machining tools ( 9 ), the device being a primary delivery system ( 14 ) by which a delivery rod ( 13 ) for actuating the processing tools ( 9 ) is moved axially while a primary force (F Z ) on at least one machining tool ( 9 ), by which the at least one processing tool ( 9 ) on the hole ( 4 ) is radially delivered, wherein the primary force (F Z ) is dynamically superimposed on a secondary force by a secondary delivery system ( 16 ), the secondary delivery system ( 16 ) in response to a current rotational movement and / or stroke of the primary delivery system ( 14 ) is activated, characterized in that the method is carried out with a device according to at least one of claims 1 to 7. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärzustellsystem (16) impulsweise Zustelldruckspitzen erzeugt.Method according to claim 8, characterized in that the secondary delivery system ( 16 ) pulsed delivery pressure peaks generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärzustellsystem (16) von vorn herein elektrisch vorgespannt wird, wobei das Sekundärzustellsystem (16) bei einem Zurückfahren der Vorrichtung entlastet wird, indem eine zuvor angelegte Spannung reduziert wird.Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the secondary delivery system ( 16 ) is electrically biased from the outset, the secondary delivery system ( 16 ) is relieved in a return of the device by a previously applied voltage is reduced. Steuergerät zum Betreiben einer Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche (10) einer Bohrung (4) mit entlang des Umfangs der Bohrung (4) angeordneten und auf die Innenfläche (10) der Bohrung (4) radial zustellbaren Bearbeitungswerkzeugen (9) und mit einem Primärzustellsystem (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 10 programmiert ist.Control device for operating a device for producing a non-cylindrical inner surface ( 10 ) of a bore ( 4 ) along the circumference of the bore ( 4 ) and on the inner surface ( 10 ) of the bore ( 4 ) radially deliverable machining tools ( 9 ) and with a primary delivery system ( 14 ), characterized in that the control unit is programmed for the application of a method according to one of claims 8 to 10.
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